Warum wir bei der Herstellung von Carbon-Nanoröhren auf Infrarot-Heizungen umsteigen
Wenn Sie bereits Erfahrung mit der Herstellung von Carbon-Nanoröhren haben, wissen Sie, wie schwierig diese Prozesse sind. Es ist notwendig, eine präzise Temperaturkontrolle zu gewährleisten, um die richtige Chiralität und Reinheit der Nanoröhren zu erreichen. Doch herkömmliche Widerstandsheizungen sind einfach unpraktisch – sie verschwenden enorme Mengen an Energie beim Erhitzen des gesamten Behälters, obwohl man eigentlich nur den Untergrund erwärmen möchte.
Deshalb haben wir auf Kurzwellen-Infrarotlampen umgestellt. Anstatt den gesamten Raum zu erhitzen, wird die Energie gezielt auf den zu behandelnden Bereich gerichtet. Dadurch wird weniger Energie verschwendet, und die Energiekosten bleiben im Zaum.
Die richtige Temperatur einstellen
Bei der Herstellung von Carbon-Nanoröhren ist die Geschwindigkeit, mit der die Katalysatortemperatur erreicht wird, von entscheidender Bedeutung. Wenn man zu langsam vorgeht, sinkt die Qualität der Nanoröhren. Widerstandselemente können dieser Geschwindigkeit einfach nicht gerecht werden. Infrarotsysteme hingegen ermöglichen eine nahezu sofortige Hitzeabgabe. Da die Energie genau dort konzentriert wird, wo die Nanoröhren entstehen, wird keine Energie verschwendet. Das ist eine einfache Möglichkeit, den Kohlenstofffußabdruck jedes einzelnen Wafern zu verringern.
Außerdem ermöglichen diese Hochleistungslampen es uns, die Heizzone zu verkleinern. Dadurch brauchen wir weniger Gas. Das bedeutet eine erhebliche Entlastung für die Vakuumpumpen – und das wird sicherlich vom Wartungsteam geschätzt.
Die Schwierigkeiten beim Einsatz
Es ist nicht immer einfach, die Geräte einzusetzen. Man muss auf die Verkabelung achten. Wenn die Stromversorgung instabil ist, kommt es zu Schwankungen der Temperatur – und das kann dazu führen, dass die Produktion beeinträchtigt wird. Wir verwenden spezielle Quarzkästen, um zu verhindern, dass korrosive Gase die Geräte beschädigen. Doch die eigentliche Herausforderung liegt in der Kühlung. Man muss sicherstellen, dass die Kühlsysteme effektiv funktionieren. Andernfalls überhitzt der Lampenkörper, was wiederum zu beschädigten Anschlüssen und einem defekten System führt.
Die Fabrik „grüner“ machen
Durch den Umstieg auf Infrarotheizungen können wir auf diese energieintensiven Heizsysteme verzichten. Die Produktionszyklen werden dadurch deutlich schneller. Man muss nicht mehr lange warten, bis das System auf Betriebstemperatur ist – dadurch sinken die Energiekosten. Es ist somit eine praktische Lösung, um die Klimaziele zu erreichen, ohne die Produktion zu verlangsamen.
Der einzige Nachteil ist, dass die Steuerung etwas komplizierter ist. Man benötigt hochwertige PID-Controller, um die Temperatur stabil zu halten. Andernfalls besteht die Gefahr, dass die Temperatur zu hoch wird und die Carbon-Nanoröhren beschädigt werden. Doch sobald alles richtig eingestellt ist, ist das Ergebnis hervorragend.